【nRF7002-DK Wi-Fi® 6开发套件评测】接入开发板到node-red控制板载LED

HonestQiao 发表于 2023-12-13 15:39

<div class='showpostmsg'>nRF7002-DK联网功能一级棒，在SDK中，还提供了mqtt连接的模块，这篇分享，就基于mqtt，将nRF7002-DK接入到node-red系统，实现在nod-red中控制板载的两个LED。

 

一、nRF7002-DK接入到mqtt服务

1. 从mqtt样例新建工程：

在VSCode的nRF Connect插件界面中，可以直接创建一个新的程序，模版使用样例：



 

有好几个mqtt样例，这里直接选择第一个即可： 

  

添加完成，就会自动打开新建的工程：

  

2. 配置修改：

要让这个工程，能够为nRF7002-DK所用，需要做一些配置处理。

1) 首先，先打开dts文件，看一下led的定义：

文件：/opt/nordic/ncs//v2.5.0/nrf/boards/arm/nrf7002dk_nrf7001_nrf5340/nrf7002dk_nrf7001_nrf5340_cpuapp.dts

led定义：

<pre>
<code> aliases {
 led0 = &led0;
 led1 = &led1;
 sw0 = &button0;
 sw1 = &button1;
 bootloader-led0 = &led0;
 };</code></pre>

从上述dts中可以看到，nRF7002-DK定义了两个led，命名为led0、led1

 

2) 在prj.conf中开启GPIO，并设置WIFI连接信息

文件：prj.conf

<pre>
<code class="language-ini"># WiFi
CONFIG_WIFI_CREDENTIALS_STATIC_SSID="OpenBSD"
CONFIG_WIFI_CREDENTIALS_STATIC_PASSWORD="********"
CONFIG_WIFI_CREDENTIALS_STATIC_TYPE_PSK=y

# GPIO
CONFIG_GPIO=y</code></pre>

 

3) 配置Kconfig：

文件：src/modules/transport/Kconfig.transport

<pre>
<code>config MQTT_SAMPLE_TRANSPORT_BROKER_HOSTNAME
string "MQTT broker hostname"
default "192.168.1.15"

config MQTT_SAMPLE_TRANSPORT_BROKER_USERNAME
string "MQTT broker username"
default "test"

config MQTT_SAMPLE_TRANSPORT_BROKER_PASSWORD
string "MQTT broker password"
default "********"

config MQTT_SAMPLE_TRANSPORT_PUBLISH_TOPIC
string "MQTT publish topic"
default "device/report"

config MQTT_SAMPLE_TRANSPORT_SUBSCRIBE_TOPIC
string "MQTT subscribe topic"
default "device/cmd"</code></pre>

在上述配置中，定义了mqtt服务的地址、用户名、密码，以及用于发布消息对应的topic：device/report，和接受命令对应的topic：device/cmd

在开发板上，通过mqtt发送消息出去，那么就发送到了设备MAC/device/report

在开发板上，通过mqtt祸首命令消息，那么就要订阅 设备MAC/device/cmd

 

4) 修改sdk源码

sdk中，mqtt连接部分，之列把password留空了，不知道咋想的。好在提供了源码，我们可以自己修改。

文件：/opt/nordic/ncs/v2.5.0/nrf/include/net/mqtt_helper.h

<pre>
<code class="language-cpp">struct mqtt_helper_conn_params {
/* The hostname must be null-terminated. */
struct mqtt_helper_buf hostname;
struct mqtt_helper_buf device_id;
struct mqtt_helper_buf user_name;
struct mqtt_helper_buf password; // 新增的部分
};</code></pre>

 

文件：/opt/nordic/ncs/v2.5.0/nrf/subsys/net/lib/mqtt_helper/mqtt_helper.c

<pre>
<code class="language-cpp">static int client_connect(struct mqtt_helper_conn_params *conn_params)
{
int err;
struct mqtt_utf8 user_name = {
.utf8 = conn_params->user_name.ptr,
.size = conn_params->user_name.size,
};

// 新增的部分-开始
struct mqtt_utf8 password = {
.utf8 = conn_params->password.ptr,
.size = conn_params->password.size,
};
// 新增的部分-结束

...

mqtt_client.user_name = conn_params->user_name.size > 0 ? &user_name : NULL;
// 新增的部分-开始
mqtt_client.password = conn_params->password.size > 0 ? &password : NULL;
// 新增的部分-结束

...

}</code></pre>

在上述代码中，添加password的定义，并在实际发送参数给mqtt服务的时候，带上传入参数的password

 

5) 修改工程源码

首先修改文件： src/modules/sampler/sampler.c

<pre>
<code class="language-cpp">#define FORMAT_STRING "Board is ready, uptime is: %d"</code></pre>

然后修改核心处理文件：src/modules/transport/transport.c

<pre>
<code class="language-cpp">// GPIO头文件
#include <zephyr/drivers/gpio.h>

// LED定义
#define LED1_NODE DT_ALIAS(led0)
static const struct gpio_dt_spec led1 = GPIO_DT_SPEC_GET(LED1_NODE, gpios);

#define LED2_NODE DT_ALIAS(led1)
static const struct gpio_dt_spec led2 = GPIO_DT_SPEC_GET(LED2_NODE, gpios);

// LED状态
static uint8_t status1 = 0;
static uint8_t status2 = 0;

static void on_mqtt_publish(struct mqtt_helper_buf topic, struct mqtt_helper_buf payload)
{
LOG_INF("Received payload: %.*s on topic: %.*s", payload.size,
payload.ptr,
topic.size,
topic.ptr);

// 检查收到的指令
payload.ptr = '\0';
if(strcmp(payload.ptr, "LED1ON") == 0 ) {
LOG_INF("led1: ON");
status1 = 1;
}
else if(strcmp(payload.ptr, "LED1OFF") == 0 ) {
LOG_INF("led1: OFF");
status1 = 0;
}
else if(strcmp(payload.ptr, "LED2ON") == 0 ) {
LOG_INF("led2: ON");
status2 = 1;
}
else if(strcmp(payload.ptr, "LED2OFF") == 0 ) {
LOG_INF("led2: OFF");
status2 = 0;
}
else if(strcmp(payload.ptr, "LEDON") == 0 ) {
LOG_INF("led1~2: ON");
status1 = 1;
status2 = 1;
}
else if(strcmp(payload.ptr, "LEDOFF") == 0 ) {
LOG_INF("led1~2: OFF");
status1 = 0;
status2 = 0;
}
gpio_pin_set_dt(&led1, status1);
gpio_pin_set_dt(&led2, status2);
}

static void transport_task(void)
{
// 此处为添加的代码-开始
// LED设备初始化
int ret;

if (!gpio_is_ready_dt(&led1)) {
LOG_ERR("led1 is not ready");
return;
}

if (!gpio_is_ready_dt(&led2)) {
LOG_ERR("led2 is not ready");
return;
}

ret = gpio_pin_configure_dt(&led1, GPIO_OUTPUT_ACTIVE);
if (ret < 0) {
LOG_ERR("led1 configure, error: %d", ret);
return;
}

ret = gpio_pin_configure_dt(&led2, GPIO_OUTPUT_ACTIVE);
if (ret < 0) {
LOG_ERR("led2 configure, error: %d", ret);
return;
}

// 默认关闭
status1 = 0;
status2 = 0;
gpio_pin_set_dt(&led1, status1);
gpio_pin_set_dt(&led2, status2);
// 此处为添加的代码-结束
}</code></pre>

 

以上代码，实在原有演示代码的基础上进行添加的。

主要添加的内容包括：

<ul>
<li>添加gpio头文件</li>
<li>定义LED1、LED2，分别对应dts中定义的led0、led1</li>
<li>在 on_mqtt_publish() 中，收到消息后，检查是否对应的控制指令</li>
<li>在 transport_task() 中，进行GPIO LED设备的初始化</li>
</ul>

控制指令具体对应关系如下：

<ul>
<li>LED1ON：打开LED1(对应dts-led0)</li>
<li>LED1OFF：关闭LED1(对应dts-led0)</li>
<li>LED2ON：打开LED2(对应dts-led1)</li>
<li>LED2OFF：关闭LED2(对应dts-led1)</li>
<li>LEDON：打开两个LED</li>
<li>LEDOFF：关闭两个LED</li>
</ul>

 

 

3. 编译测试

编译上述代码并下载到nRF7002-DK开发板：

  

 

下载完成后，使用串口监听工具监听，可以看到下面的输出信息：

  

从上述输出可以看到，实际订阅的topic为：F4CE360026BC/device/cmd，那么上报消息对应的topic为：F4CE360026BC/device/report

根据不同的开发板，这里的设备MAC地址前缀，是不同的。

 

4) 使用mqttf客户端接受消息和下发控制指令

首先订阅 F4CE360026BC/device/report 主题，以便接受消息。

然后给 F4CE360026BC/device/cmd 发送控制指令：

  

在串口监听工具中，也可以看到输出：

  

同时，开发板上的LED，会跟随控制指令点亮或者熄灭。

 

二、nRF7002-DK接入node-red平台

nRF7002-DK要接入node-red平台，本质是在node-red平台上，与对应的控制nRF7002-DK的mqtt的topic关联起来，从而实现在node-red上，通过mqtt控制nRF7002-DK。

 

1. 安装node-red

我是在鲁班猫上安装node-red的，具体步骤如下：

<pre>
<code class="language-bash">sudo apt update
sudo apt install npm
node -v
npm -v

# 配置国内镜像
npm config set registry http://mirrors.cloud.tencent.com/npm/
npm config get registry

# 建立工作目录
mkdir mkdir ~/Projects/node-red/node_modules
cd ~/Projects/node-red

# 安装node-red
npm install --unsafe-perm node-red
export PATH=/home/cat/Projects/node-red/node_modules/.bin:$PATH

# 启动出错，版本太低，至少要node 14
node-red</code></pre>

但是，运行的时候，居然出错了：

  

 

经过查找资料，确定是nodejs版本太低，至少需要nodejs 14才可以运行。

 

鲁班猫使用的是Ubuntu 22.04系统，使用nvm可以很方便的管理nodejs版本，下面就使用nvm来安装nodejs 14.

<pre>
<code class="language-bash"># 安装nvm
curl -o- https://raw.githubusercontent.com/nvm-sh/nvm/v0.39.7/install.sh | bash
vim ~/.bashrc_nvm

# 使用nvm安装stable版本node
. ~/.bashrc_nvm
nvm install 14
nvm use 14
node -v
npm -v

# 重新安装：务必删除了，重新安装
rm -rf node_modules
npm install --unsafe-perm node-red
export PATH=/home/cat/Projects/node-red/node_modules/.bin:$PATH

# 启动
node-red</code></pre>

需要注意的是，一定要把原有的node_modules目录删除了，重新进行，分则可能运行node-red的时候出现段错误。

安装完成，启动node-red，输出信息如下：

<img alt="" data-sourcepos="670:1-670:30" src="localfile://path?assets/17024488598370.jpg" />  

2. node-red中文设置

  

  

设置完成后，要刷新一下界面，才会变为中文界面。

 

3. 安装dashboard

要在界面上显示按钮，点击按钮时产生操作，需要安装dashboard界面ui模块，具体如下：

  

  

4. 添加按钮

在左边搜索button，然后依次添加6个按钮，对应如下：

  

并依次设置每个按钮：

  

5. 设置mqtt

在左边搜索mqtt，添加mqtt out，用于发送mqtt指令。

 首次添加mqtt节点的时候，需要添加mqtt服务器的配置。 

 

6. 关联按钮到mqtt

从按钮尾部拉线到mqtt节点即可，将所有的按钮都连接到刚才添加的mqtt out节点：

  

7. 添加UI界面：

在按钮配置界面的Group中，添加新的Tab和Group：

  

然后从右上角的小箭头，选择dashboard，进入界面排版设置：

  

在该界面，可以拖动按钮节点的位置，从而实现最终的按钮顺序：

  

8. 部署查看

设置完成后，点击右上角的部署按钮：

  

 

如果提示有的按钮设置不正确，需要依次点进去，设置好对应的Group即可。

 

正确无误部署好，打开浏览器：  http://node-red服务器ip:1880/ui 即可查看基础的UI界面：



 

在该界面上，点击对应的按钮，开发板会收到对应的控制指令，并进行LED的控制：

   

三、总结

只要将nRF7002-DK接入了mqtt服务，那就相当于是给一座孤岛通上了网络，从此可以方便的和外界发生联系了。

在这片分享中，使用node-red这个低代码IoT平台，来实现简单快捷的接入nRF7002-DK，并实现通过界面按钮，来控制板载LED。

当然，这里只是一个基础的展示，还可以在nRF7002-DK上接入传感器，读取传感器的数值，并通过mqtt发布出去，例如使用温湿度传感器获取环境数据，mqtt发布后，node-red可以收到，并在界面上进行呈现，从而实现更丰富的功能和界面了。
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chejm 发表于 2023-12-15 23:17

楼主的分享十分有用，先收藏起来，慢慢学习，非常感谢楼主的无私奉献

HonestQiao 发表于 2023-12-16 21:14

chejm 发表于 2023-12-15 23:17
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